(57)【要約】【課題】製品を精度よく成形することができる成形用金型を提供する。【解決手段】金型の一端側にキャビティ面Ｃａを有する入れ子１１０と、入れ子１１０を外側から保持する本体部材１２０との間に介在して入れ子１１０の心合わせを行う複数の球状体１３０を備え、キャビティＣに溶融樹脂を流入させるゲートＧを、キャビティＣに対して少なくとも２つ以上形成した多点ゲートで構成した。複数の球状体１３０は、予圧を受けた状態で入れ子１１０と本体部材１２０との間に配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型と第２の金型との間でキャビティを形成し、当該キャビティ内で製品を成形するための成形用金型であって、
前記第１の金型は、
一端側にキャビティ面を有する入れ子と、
前記入れ子を外側から保持する本体部材と、
前記入れ子と前記本体部材との間に介在して前記入れ子の心合わせを行う複数の球状体と、を備え、
前記キャビティに溶融樹脂を流入させるゲートを、前記キャビティに対して少なくとも２つ以上形成した多点ゲートで構成したことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
複数の前記球状体は、予圧を受けた状態で前記入れ子と前記本体部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
【請求項３】
前記入れ子は、一端側に前記キャビティ面を有する細径部と、この細径部よりも太径に形成され、該細径部の他端側に連続する太径部とを有し、
前記本体部材は、該本体部材の一端側に開口するとともに前記細径部と嵌合する細穴部と、該本体部材の他端側に開口するとともに前記細穴部の他端側に連通し前記太径部が遊嵌する太穴部と、を備え、
複数の前記球状体は、前記太径部の外周面と前記太穴部の内周面との間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラや望遠レンズなどの光学系を支持する部材である鏡枠は、光学系の光軸の精度に大きな影響を与えるため、非常に高い加工精度が要求される。また、光軸の精度は、製品の性能・品質にとって特に重要な事項であるから、例えば光学系として１０枚のレンズを用いる場合には、そのうちの１枚を微調整できるように鏡枠を製造しておき、その１枚のレンズを微調整することにより、最終的な光軸の調整を行うことが一般的であった。また、最近では、レンズ付きフィルムカメラやカメラ付き携帯電話等の光学系を支持する鏡枠として、プラスチック成形により製造された小型の鏡枠が広く用いられている。さらには、光学系を構成するレンズ自体をプラスチック射出成形によって形成することが行われており、かかるレンズの製造においても光軸の精度は非常に重要である。
【０００３】
製品を精度よく製造することができる成形用金型としては、例えば、図４に示すように、第１の金型６００と第２の金型７００との間にキャビティを形成し、該キャビティで製品を射出成形する成形用金型５００が知られている（例えば、特許文献１参照）。この第１の金型６００は、キャビティ面６１０ａを有する入れ子６１０と、入れ子６１０を外側から保持するとともに、第２の金型７００側の端面に凸型テーパ部６２１を有する本体部材６２０と、入れ子６１０と本体部材６２０との間に介在させられるボールリテーナ６３０と、から構成されている。また、第２の金型７００は、キャビティ面７１０ａを有する入れ子７１０と、入れ子７１０を外側から保持するとともに、第１の金型６００側の端面に凹型テーパ部７２１を有する本体部材７２０と、入れ子７１０と本体部材７２０との間に介在させられるボールリテーナ７３０と、から構成されている。
【０００４】
かかる金型は、ボールリテーナ６３０，７３０を介在させることで、入れ子６１０と本体部材６２０、入れ子７１０と本体部材７２０の心合わせを行ない、凸型テーパ部６２１と凹型テーパ部７２１によって、第１の金型６００と第２の金型７００の心合わせを行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２３１１５９号公報（段落００２０−００２９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の成形用金型５００は、型開き時において、入れ子６１０を移動させることでキャビティから製品を取り出すように構成され、入れ子６１０の移動を可能にするための部材として、本体部材６２０と入れ子６１０との間にボールリテーナ６３０が介在されていた。したがって、本体部材６２０，７２０に対する入れ子６１０，７１０の支持剛性は、他の嵌め合いによって本体部材６２０，７２０に入れ子６１０，７１０を直接保持した場合に比べて、小さくなるという不具合があった。入れ子６１０，７１０の支持剛性が小さくなると、射出成形時にキャビティ面６１０ａ，７１０ａ内に注入される溶融樹脂の圧力によって、入れ子６１０，７１０が動いてしまい、製品を精度よく成形できないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、製品を精度よく成形することができる成形用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る成形用金型は、第１の金型と第２の金型との間でキャビティを形成し、当該キャビティ内で製品を成形するための成形用金型であって、前記第１の金型は、一端側にキャビティ面を有する入れ子と、前記入れ子を外側から保持する本体部材と、前記入れ子と前記本体部材との間に介在して前記入れ子の心合わせを行う複数の球状体と、を備え、前記キャビティに溶融樹脂を流入させるゲートを、前記キャビティに対して少なくとも２つ以上形成した多点ゲートで構成したことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によれば、キャビティに対して溶融樹脂が流入するゲートをキャビティに対して少なくとも２つ以上形成した多点ゲートで構成しているので、多点ゲートを介して異なる方向からキャビティに溶融樹脂を流入させることができる。これにより、溶融樹脂の流入に起因して入れ子が動くのを防止することができ、製品を精度よく成形することができる。
なお、各ゲートは、キャビティに流入する溶融樹脂の流れが互いに打ち消し合うように配置するのが好ましい。
【００１０】
なお、第２の金型については、特に限定されるものではなく、第１の金型のように入れ子と本体部材とから構成してもよいし、分割せずに単一の部材で構成してもよい。単一の部材で構成した場合には、製品をより精度良く成形することができる。
【００１１】
請求項２に係る成形用金型は、請求項１に記載の成形用金型であって、複数の前記球状体は、予圧を受けた状態で前記入れ子と前記本体部材との間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、球状体には予圧（プリロード）が与えられているため、球状体が弾性的に変形して入れ子と本体部材の間に配置されることで入れ子のがたつきが抑えられ、本体部材に対する入れ子の支持剛性を高めることができる。これにより、ゲートが多点ゲートであることと相俟って、製品をより一層精度よく成形することができるようになる。
【００１３】
請求項３に係る成形用金型は、請求項１または請求項２に記載の成形用金型であって、前記入れ子は、一端側に前記キャビティ面を有する細径部と、この細径部よりも太径に形成され、該細径部の他端側に連続する太径部とを有し、前記本体部材は、該本体部材の一端側に開口するとともに前記細径部と嵌合する細穴部と、該本体部材の他端側に開口するとともに前記細穴部の他端側に連通し前記太径部が遊嵌する太穴部と、を備え、複数の前記球状体は、前記太径部の外周面と前記太穴部の内周面との間に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、入れ子が細径部と太径部とを有し、この太径部と本体部材の太穴部との間に複数の球状体が配置される構成であるので、入れ子と本体部材との心合わせが良好に行われるとともに、本体部材に対する入れ子の支持剛性を高めることができ、製品をより一層精度よく形成することができる。
また、細径部にキャビティ面が形成されているので、前記のように本体部材に対する入れ子の高い支持剛性を確保しつつ、寸法が小さくかつ精度を要求される製品を好適に成形することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、製品を精度よく成形することができる成形用金型が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施形態では、本発明を鏡枠の製造に適用した場合について説明する。なお、本発明は、高い形状精度を必要とされる光学部品等を成形する場合にも好適に使用できる。
【００１７】
はじめに、本実施形態に係る成形用金型の構成について説明する。
参照する図面において、図１は、本実施形態に係る成形用金型の断面図であり、（ａ）は型締め時、（ｂ）は型開き時の状態をそれぞれ示す。
【００１８】
成形用金型１は、図１（ａ）に示すように、第１の金型１００と第２の金型２００との間にキャビティＣを形成し、当該キャビティＣで製品たる鏡枠Ｋ（図１（ｂ）参照）を成形するものである。鏡枠Ｋは、図１（ｂ）に示すように、光学系を構成する複数のレンズ（図示省略）を保持する部材であり、絞りｓを備えて形成される。本実施形態では、鏡枠Ｋの構成のうち、絞りｓより一端側（図１の右側）の部分が、第２の金型２００に形成されたキャビティＣの一部によって形成され、絞りｓより他端側（図１の左側）の部分が、第１の金型１００に形成されたキャビティＣの一部によって形成されるようになっている。本実施形態に係る成形用金型１は、絞りｓの両側に設置される図示しない光学レンズの光軸が一致するように、鏡枠Ｋを精度よく成形できる金型である。
【００１９】
第１の金型１００は、図１（ａ）に示すように、先端にキャビティ面の一部（以下、「キャビティ面Ｃａ」という。）を備える入れ子１１０と、この入れ子１１０が嵌め入れられる本体部材１２０と、入れ子１１０と本体部材１２０との間に介在させられる金属製の球状体１３０と、から構成されている。
【００２０】
入れ子１１０は、鏡枠Ｋのエッジをシャープに形成するために、本体部材１２０とは別部品に構成された金属製の部材であり、図１（ｂ）に示すように、入れ子本体１１１と、この入れ子本体１１１の一端側の中央部から延出する断面視円形状に形成された柱状部１１２と、から構成されている。
【００２１】
入れ子本体１１１は、図示しない射出成形金型の型板等に取り付けられる部分であり、後記する本体部材１２０の太穴部１２２よりも大径に形成されている。
【００２２】
柱状部１１２は、本体部材１２０と嵌合する部分であり、本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、一端側にキャビティ面Ｃａを備える円柱形状の細径部１１４と、この細径部１１４の他端側に連続して該細径部１１４よりも太径に形成された円柱形状の太径部１１５と、から構成されている。
【００２３】
本体部材１２０は、入れ子１１０を外側から保持するための金属製の部材であり、図１（ｂ）に示すように、その中心に入れ子１１０が挿入される中空部を備える円筒形状を呈している。本体部材１２０の中空部は、入れ子１１０の柱状部１１２の一端側に形成された細径部１１４が嵌め込まれる細穴部１２１と、入れ子１１０の太径部１１５と遊嵌する太穴部１２２と、を構成している。また、本体部材１２０の一端側の端面には、円錐台形状を呈する凸型テーパ部１２３が設けられており、第２の金型２００に対して心合わせができるようになっている。
【００２４】
細穴部１２１は、入れ子１１０の細径部１１４に対して略同程度か若干大きく形成されている。具体的には、細穴部１２１は、細径部１１４に対して直径１０〜３０μｍ程度（半径５〜１５μｍ程度）大きく形成するのが好ましく、直径１０〜２０μｍ程度（半径５〜１０μｍ程度）大きく形成するのがさらに好ましい。また、細穴部１２１の一端側は本体部材１２０の一端側の面に開口しており、当該細穴部１２１に入れ子１１０の細径部１１４を嵌め入れると、細径部１１４の一端側に形成されたキャビティ面Ｃａが、本体部材１２０の一端面に露出するようになっている。また、細穴部１２１の一端側には、キャビティ面Ｃａが形成されている。
【００２５】
本体部材１２０の太穴部１２２は、当該太穴部１２２に入れ子１１０の太径部１１５を挿入したときに、太径部１１５の周囲に、球状体１３０の直径と同一かそれよりも若干小さい程度の隙間Ｔ（図１（ａ）参照、以下同じ）が空く大きさ（内径）に形成されている。また、太穴部１２２の他端側は本体部材１２０の他端側の端面に開口しており、入れ子１１０の柱状部１１２を挿入可能になっている。また、太穴部１２２の一端側は、細穴部１２１の他端側と連通している。
【００２６】
また、本体部材１２０の一端側の端面には、成形された製品をキャビティＣから押し出すための押出ピンＥが設けられている。押出ピンＥは、他端側が連結された２本のピンと、この２本のピンを第２の金型２００に向かって付勢する弾性体とからなり、一方のピンは型締め時に第２の金型の他端側に当接し（図１（ａ）参照）、他方のピンは型開き時にキャビティ面から突出するようになっている（図１（ｂ）参照）。押出ピンＥは、本体部材１２０の一端側の端面に形成された凹部内に配置されており、当該凹部の開口部にはピンを挿通させる貫通孔をそれぞれ備える２つの部材が嵌め込まれている。
なお、成形された製品をキャビティＣから押し出すための方法としては、これに限定されず、例えば、入れ子１１０を貫通する状態に設けられた図示しない押出ピンによる方式や本体部材１２０が前進するストリッパー方式など、種々採用可能である。
【００２７】
球状体１３０は、本体部材１２０の太穴部１２２と入れ子１１０の太径部１１５との間に介在して入れ子１１０を支持するとともに調心するための金属球である。本実施形態では、ボールリテーナ１３１に球状体１３０を保持しており、入れ子１１０のスライド方向に所定の間隔を置いて複数個の球状体１３０がボールリテーナ１３１に配置される構成としてある。
【００２８】
また、球状体１３０は、太径部１１５と太穴部１２２との隙間Ｔの大きさに対して、略同一あるいは若干大きな直径に形成されている。具体的には、球状体１３０は、前記隙間Ｔの間隔に対してその直径が１〜６μｍ程度大きいものを用いるのが好ましく、１〜３μｍ程度大きいものがより好ましい。このようにすれば、球状体１３０は、弾性的に押し潰された状態で太径部１１５と太穴部１２２との隙間Ｔに配置されることとなり、球状体１３０の復元力が予圧として作用することにより、入れ子１１０が一層しっかりと支持されることとなる。なお、太径部１１５の外周面と太穴部１２２の内周面も、球状体１３０に当接することによって弾性変形し、その復元力が予圧として作用することとなる。
【００２９】
第２の金型２００は、図１（ａ）に示すように、先端にキャビティ面の一部（以下、「キャビティ面Ｃｃ」という。）を備える入れ子２１０と、この入れ子２１０が嵌め入れられる本体部材２２０と、から構成されている。
【００３０】
入れ子２１０は、図１（ｂ）に示すように、入れ子本体２１１と、この入れ子本体２１１の他端側（第１の金型１００側）から延出する断面円形状の柱状部２１２と、から構成されている。柱状部２１２は、円錐台形状（テーパ形状）を呈しており、他端側に向かうほど先細りになっている。柱状部２１２の他端側には、キャビティ面の一部（以下、「キャビティ面Ｃｃ」という。）が形成されている。また、入れ子２１０は、入れ子本体２１１の一端側とキャビティ面Ｃｃとを連通する２つのスプルーＳＰおよびこれらのスプルーＳＰにそれぞれ設けられたゲートＧ（多点ゲート）を備えている。
【００３１】
本実施形態では、２つのゲートＧが、キャビティＣの両側（図１では上下両側）に位置しており、図２に示すように、キャビティＣに対して異なる側（上下両側）から溶融樹脂が流入するようになっている。２つのゲートＧは、図３に示すように、キャビティＣ（鏡枠Ｋ）の軸線Ｏを基準として点対称に配置されている。また、図２に示すように、２つのゲートＧは、細径部１１４の先端外周部１１４ａによって形成されたキャビティＣｅ，Ｃｅに向けて溶融樹脂が流入するように形成されている。これにより、細径部１１４の先端外周部１１４ａは、キャビティＣｅ，Ｃｅに流入した溶融樹脂によって、成形時に側面から押圧される状態に保持されることとなる。したがって、溶融樹脂の流入による圧力の偏りが防止され、細径部１１４の心ぶれが防止された状態で成形が行われることとなる。
【００３２】
本体部材２２０は、入れ子２１０の柱状部２１２が嵌め入れられる部材であり、また、第１の金型１００と第２の金型２００との位置関係を調節する役割を担う部材である。本体部材２２０は、略円筒形状を呈しており、他端側にフランジが形成されている。本体部材２２０の中空部分は、図１に示すように、一端側から、入れ子２１０の柱状部２１２が嵌め入れられる太穴部２２２と、柱状部２１２の他端側に形成されたキャビティ面Ｃｃに外嵌する細穴部２２１と、第１の金型１００の凸型テーパ部１２３と嵌合する凹型テーパ部２２３と、を構成している。太穴部２２２は、他端側に向かうほど先細りになるテーパ形状の空間に形成されており、嵌め入れられた入れ子２１０の柱状部２１２を調心可能になっている。また、凹型テーパ部２２３は、一端側に向かうほど先細りになるテーパ形状の空間に形成されており、第１の金型１００と第２の金型２００とを調心可能になっている。また、細穴部２２１は、太穴部２２２よりも小径に形成されており、その一端側および内周面にはキャビティ面Ｃｄが形成されている。
【００３３】
成形用金型１は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、第１の金型１００の凸型テーパ部１２３と、第２の金型２００の凹型テーパ部２２３とを嵌合させることにより、心合わせがなされるようになっている。また、第１の金型１００と第２の金型２００とを組み合わせることにより、各キャビティ面Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄが連結されてキャビティＣが形成されることとなる。
【００３４】
続いて、製品成形時の作用について説明する（適宜図１〜図３を参照）。
図１（ａ）に示すように、第１の金型１００と第２の金型２００とを突き合せて型締めした状態で２つのスプルーＳＰに溶融樹脂を流し込むと、図２に示すように、溶融樹脂は、２つのスプルーＳＰから２つのゲートＧを介してキャビティＣ内に同時に注入される。これにより、１箇所のゲートから溶融樹脂が注入される場合に比べて、キャビティＣ内における溶融樹脂の流動状態にばらつき等が生じにくくなる。また、溶融樹脂は、２つのゲートＧからキャビティＣｅ，Ｃｅに向けて流入し、細径部１１４の先端外周部１１４ａを側面から押圧する状態に保持するので、溶融樹脂の注入による圧力の偏りが防止されて溶融樹脂の圧力に起因した入れ子１１０の動きが防止される。
【００３５】
次に、図１（ｂ）に示すように、第１の金型１００を所定距離だけ退避させて型開きを行う。このとき、成形品としての鏡枠Ｋは、第２の金型２００側から離れて、第１の金型１００側に保持され、２つのゲートＧから切り離される。これと同時に本体部材１２０の一端側の端面に設けられた押出ピンＥが、第１の金型１００のキャビティ面Ｃｂから突出し、これによって鏡枠ＫがキャビティＣから押し出される。
【００３６】
以上説明した本実施形態の成形用金型１によれば、キャビティＣに対して溶融樹脂が流入するゲートＧをキャビティＣに対して少なくとも２つ以上形成した多点ゲートで構成しているので、多点ゲートを介して異なる方向からキャビティＣに溶融樹脂を流入させることができる。これにより、溶融樹脂の流入に起因して入れ子１１０が動くのを防止することができ、製品としての鏡枠Ｋを精度よく成形することができる。
【００３７】
球状体１３０には予圧が与えられているため、球状体１３０が弾性的に変形して入れ子１１０と本体部材１２０の間に配置されることで入れ子１１０のがたつきが抑えられ、本体部材１２０に対する入れ子１１０の支持剛性を高めることができる。これにより、ゲートＧが多点ゲートであることと相俟って、鏡枠Ｋをより一層精度よく成形することができるようになる。
【００３８】
入れ子１１０が細径部１１４と太径部１１５とを有し、この太径部１１５と本体部材１２０の太穴部１２２との間にボールリテーナ１３１により複数の球状体１３０が配置される構成であるので、入れ子１１０と本体部材１２０との心合わせが良好に行われるとともに、本体部材１２０に対する入れ子１１０の支持剛性を高めることができ、鏡枠Ｋをより一層精度よく形成することができる。
また、細径部１１４にキャビティ面Ｃａが形成されているので、本体部材１２０に対する入れ子１１０の高い支持剛性を確保しつつ、寸法が小さくかつ精度を要求される鏡枠Ｋを好適に成形することができる。
【００３９】
さらに、ボールリテーナ１３１により、複数の球状体１３０が入れ子１１０のスライド方向に所定の間隔を置いて配置されているので、本体部材１２０に対する入れ子１１０の支持を安定させることができ、本体部材１２０に対する入れ子１１０の心合わせがより高精度に行われ、精度の高い鏡枠Ｋが形成される。
【００４０】
以上、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００４１】
例えば、ゲートＧの数は２つに限られることはなく、一つのキャビティＣに対して３つ以上形成してもよい。
さらに、ゲートＧは、第２の金型２００に形成するものに限られることはなく、第１の金型１００に形成してもよい。
【００４２】
また、球状体１３０は、ボールリテーナ１３１に規則的に配置してもよく、不規則的に配置してもよい。さらに、ボールリテーナ１３１を用いずに、球状体１３０のみを用いて本体部材１２０に入れ子１１０を支持してもよい。
また、球状体１３０は、金属製に限られるものではなく、例えば、セラミック製等、一般に市販されているものを採用することができる。
さらに、球状体１３０の材料、入れ子１１０の材料および本体部材１２０の材料の選択によっては、入れ子１１０や本体部材１２０が硬度の関係で弾性変形し、その復元力が予圧として作用する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係る成形用金型の断面図であり、（ａ）は型締め時、（ｂ）は型開き時の状態をそれぞれ示す。
【図２】図１（ａ）の要部拡大断面図である。
【図３】スプルーからキャビティに至る溶融樹脂の流れを示した模式図である。
【図４】従来の成形用金型の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      成形用金型
１００  第１の金型
１１０  入れ子
１１４  細径部
１１５  太径部
１２０  本体部材
１２１  細穴部
１２２  太穴部
１２３  凸型テーパ部
１３０  球状体
１３１  ボールリテーナ
２００  第２の金型
２１０  入れ子
２２０  本体部材
Ｃ      キャビティ
Ｇ      ゲート
Ｋ      鏡枠
ＳＰ    スプルー
【図１】
2007111959.tif 000003
【図２】
2007111959.tif 000004
【図３】
2007111959.tif 000005
【図４】
2007111959.tif 000006